當我們問“我們在哪裡可以找到外星生命”時，許多科學家會首先轉向火星，因為它與地球相似的地方很多。火星的過去或許像地球一樣適宜生命的存在。儘管我們現在還沒有發現火星上有生命存在的跡象，但科學家們從未放棄對它的尋找，因為他們知道在極端環境中生命的潛力是很強大的，一切都有可能。

火星上生命的可能性是天體生物學的一個重要課題，因為它與地球的相似之處非常多而且又是我們的近鄰。不過迄今為止，還沒有發現火星上過去或現在有任何生命存在過的直接證據。累積的證據表明，在遠古的挪亞時期，火星的地表環境具有液態水，可能適合微生物的生存。不過可居住條件的存在並不一定表明生命的存在。

對生命證據的科學搜尋始於十九世紀，他們今天則通過望遠鏡和探測器的調查來繼續進行著是否存在生命的探索。雖然早期的研究主要集中在現象學上，並且與幻想接壤，但現代科學研究強調的是對水、行星表面土壤和岩石中的化學生物標記以及大氣中生物標記氣體的研究。



藝術家的想像圖，展示了火星被地球化後表面和大氣的樣子，圖：Ittiz

我們對火星生命起源的研究特別感興趣，因為它與早期的地球非常相似。火星氣候寒冷，缺乏板塊構造論（Plate tectonics）或大陸漂移學說（Continental drift），所以自赫斯伯利亞紀（Hesperian period）末期以來幾乎沒有什麼變化。火星表面至少有三分之二地區的歷史都已經超過了35億年，因此，即使火星重來沒有生命存在過，最佳的記錄也可能儲存了導致非生物發生的原生生物的條件。

在確認了火星過去存在地表液態水之後，好奇號和機遇號探測器便開始尋找過去是否存在生命的證據，這裡包括基於自養型、化學營養型（化能）、或化學自養微生物過去的生物圈，以及遠古時代的水，包括河流 - 湖泊等可能適合居住的環境（古代河流或湖泊相關的平原）。在火星上尋找行星適居性、埋藏學(與化石有關的)和有機化合物的證據是現在美國國家航空航天局和歐空局的主要目標。

沉積岩石中的有機化合物和火星上硼的發現使得我們對火星生命越來越感興趣，因為它們是生物體形成（前生命化學）的前身。這些發現和先前在古代火星上明視訊記憶體在液態水的發現，進一步的支援了蓋爾撞擊坑（Gale Crater）在早期的火星上具有可居住性這一觀點。目前，火星的表面被太陽輻射所侵蝕，當太陽輻射與地表上的高氯酸鹽反應時，它對微生物的毒性可能比之前想象的要大。因此，人們一致認為，如果火星上存在生命，那麼必須存在於地表之下，這樣才可以防止太陽輻射以及化學反應產生的毒性物質。



電子顯微鏡下的ALH84001火星隕石顯現類似細菌的結構，圖：NASA

2018年6月，美國宇航局宣佈將探測火星上甲烷含量的季節變化。甲烷可以通過微生物或地質手段產生。歐洲外火星痕量氣體軌道飛行器在2018年4月開始繪製火星大氣甲烷的分佈圖，2020年外火星探測器將鑽探並分析地下樣品，而NASA火星2020探測器將儲存數十個鑽探樣品。到21世紀20年代末或30年代，它們可能被運送到地球實驗室。

2018年6月，美國宇航局宣佈將探測火星上隨其季節變化的甲烷含量。甲烷的產生機制可以通過微生物或地質來實現。在2018年4月歐洲的火星微量氣體任務衛星（ExoMars Trace Gas Orbiter）開始繪製甲烷在火星大氣中的分佈圖，2020年ExoMars探測器將鑽探到火星地下並分析其物質成分，NASA的火星2020探測車任務將儲存數十個鑽探的火星地下樣品。並可能會在2020年後期或2030年將樣品送回到地球實驗室。

適居性

化學、物理、地質和地理屬性塑造了火星上的環境。這些孤立測量的因素可能還不足以滿足適合居住的環境條件，但是累積的測量資料可以幫助我們預測到或多或少可能適宜居住的地點。目前用於預測火星表面具有潛在可居住性的兩種生態方法分別使用了19種和20種環境因素，其中重點的是水的可用性、溫度、營養物質必須的存在、能量來源的存在以及具有防止太陽紫外線輻射和銀河宇宙輻射到達火星表面的保護措施。



好奇號在火星表面發現含硫有機物，圖：NASA/GSFC